3D-Scan des Schädels einer Puffotter (Bitis arietans). Bild: Museum für Naturkunde Berlin
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Im 3D-Labor werden biologische, paläontologische und geologische Objekte computertechnisch analysiert. Sowohl für die Forschung am Museum als auch für die Digitalisierung der wissenschaftlichen Sammlungen ist das Labor daher eine zentrale Anlaufstelle. Neben unterschiedlichen Geräten zur dreidimensionalen Erfassung verfügt das Labor über 12 leistungsstarke Workstations, an denen die gewonnenen Rohdaten mit spezieller 3D-Volumenbearbeitungs-Software wissenschaftlich ausgewertet werden können. Das Labor wird von einer großen Zahl unterschiedlicher Arbeitsgruppen genutzt und die Forschungsprojekte reichen von evolutionsbiologischen Untersuchungen über taxonomische und paläontologische Studien bis hin zu geologischen Projekten, z. B. im Rahmen der Impaktforschung. Zudem werden auch Dienstleistungen für externe Nutzer angeboten.

Methodik (Auswahl):

  • Röntgentomographie
  • 3D-Photogrammetrie
  • 3D-Oberflächenscan

Ausstattung (Auswahl):

Phoenix Nanotom S – Röntgentomograph
Technische Leitung: Kristin Mahlow
Zur röntgenbasierten Untersuchung und dreidimensionalen Erfassung externer und interner Strukturen. Die maximale Größe der Objekte beträgt 15 Zentimeter, wobei Auflösungen von bis zu 0,5 Mikrometer erreicht werden können. Die 3D-Volumenbearbeitung erfolgt in der Regel mit der Software „Volume Graphics Studio Max“, aber auch mit „Amira“.

Artec Spider, Artec EVA - Handscanner
Technische Leitung: Kristin Mahlow
Zur dreidimensionalen Erfassung externer Oberflächenstrukturen. Die beiden Artec-Geräte sind portabel und können in die Sammlungen mitgenommen werden, um eine für das Objekt möglichst schonende Untersuchung zu ermöglichen. Eine spezielle, von der Firma Artec entwickelte Software sowie ein leistungsfähiger Laptop ermöglichen die schnelle Darstellung von Strukturen, so dass in kurzer Zeit sehr viele Objekte dreidimensional erfasst werden können. Die Objekte können fünf Zentimeter bis 1,5 Meter (Spider) bzw. 20 Zentimeter bis sechs Meter groß sein (EVA).

Weichgewebe-Färbe-Labor
Technische Leitung: Kristin Mahlow
Aufbereitung von biologischen Proben zur virtuellen Darstellung von Weichgeweben durch Röntgenanalytik. Gängige Färbeprotokolle von DiceCT (Iod)- oder Wolframsäure (PTA)- Färbungen für Muskel- oder Knorpelstrukturanalysen.

Anwendungen (Beispiele):

  • Mittels 3D-Röntgentomographie und der Entwicklung neuer Techniken zur visuellen Darstellung von Weichteilstrukturen konnte zum ersten Mal gezeigt werden, wie sich die Rumpfmuskulatur bei schlangenähnlichen Reptilien evolutionär verändert, wenn die Gliedmaßen verloren gehen.

Westphal N, Mahlow K, Head JJ, Müller J (2019) Pectoral myology of limb-reduced worm lizards (Squamata, Amphisbaenia) suggests decoupling of the musculoskeletal system during the evolution of body elongation. BMC Evolutionary Biology 19:16. https://doi.org/10.1186/s12862-018-1303-1

Gignac PM, Kley NJ, Clarke JA, Colbert MW, Morhardt AC, Cerio D, Cost IN, Cox PG, Daza J. D, Early CM, Echols MS, Henkelman RM, Herdina AN, Holliday CM, Li Z, Mahlow K, Merchant S, Müller J, Orsbon CP, Paluh DJ, Thies ML, Tsai HP, Witmer LM (2016), Diffusible iodine-based contrast-enhanced computed tomography (diceCT): an emerging tool for rapid, high-resolution, 3-D imaging of metazoan soft tissues. Journal of Anatomy, 228: 889–909. doi: 10.1111/joa.12449

 

  • Röntgentomographische Untersuchungen haben mitgeholfen, eine bis dahin unbekannte Familie von Fröschen in den Regenwäldern des westafrikanischen Guinea nachzuweisen. Diese Entdeckung unterstreicht die Bedeutung von Guinea als ein Hotspot der Artenvielfalt

Barej MF, Schmitz A, Günther R, Loader SP, Mahlow K, Rödel MO (2014) The first endemic West African vertebrate family – a new anuran family highlighting the uniqueness of the Upper Guinean biodiversity hotspot. Frontiers in Zoology, 11, S. 8, 2014 doi:10.1186/1742-9994-11-8

 

  • Mittels Oberflächenscans werden Schädel fossiler und rezenter afrikanischer Antilopen dreidimensional erfasst, um auf diese Weise zu untersuchen, wie sich unterschiedliche ökologische Anpassungen auf die Evolution und das Aussehen der verschiedenen Arten und ihrer Vorfahren ausgewirkt haben.